在電解的過程中,按時(shí)地加入 Al?O?, 并放出所產(chǎn)生的金屬鋁,金屬通常含有98-99% 鋁,主要雜質(zhì)為Si與Fe以及微量的Ga。因?yàn)樘峒冧X很困難,所以在制銘時(shí)需用極純的原料。所用冰晶石是人工制造的,是將Al(OH)?和 碳酸鈉- -同溶入氫氟酸而制得:
2Al(OH)?+12HF+3Na?CO?= 2Na?[ AIF?]+3CO?+9H?O
天然的鋁土礦通常含有40-60%Al?O?,余為SiO?、Fe?O?等雜質(zhì),必須加以化學(xué)處理以除去。主要處理方法是將鋁土礦與堿共熱,氧化鋁即變?yōu)殇X酸鹽而溶解,然后通以二氧化碳,氫氧化鋁即沉淀析出:
Al?O?+2OH?+3H?O=2[Al(OH)?]?
2[Al(OH)?]?+CO?=2Al(OH)?+CO???+H?O
二、鋁的性質(zhì)
鋁為銀白色金屬,有很高的電導(dǎo)率,鋁的電導(dǎo)率為銅的60%,但比重只有第的30%,故等長和同重量鋁錢的電導(dǎo)性有銅錢的兩倍。鋁有很大的延展性;它可抽成細(xì)絲,銀成薄片或錘為鋁箱。雖然它的抗張強(qiáng)度僅為第的1/4,但若加少量(百分之兒)的第,強(qiáng)度即大增,不過同時(shí)耐腐觸性也降低。
純鋁在空氣內(nèi)無作用,在水內(nèi)也不受腐觸,即使在高溫也不與蒸汽反應(yīng),這皆是因?yàn)殇X的表面有氧化物層保護(hù)的緣故。它也不 為硫化氫所使觸,但溶于大多數(shù)酸內(nèi),也溶于燒堿內(nèi), 有機(jī)酸如乙酸和檸檬酸亭冷時(shí)不與之作用,但在100°C時(shí)即起使觸作用。洽硝酸,不喻濃稀,對(duì)鋁都無作用,加熱即發(fā)生猛烈反應(yīng)。
如強(qiáng)熱鋁的粉末或薄箔,鋁即著火燃燒而發(fā)生眩目的亮光并;生成氧化鋁。燃燒時(shí),每克鋁放出7.47千卡熱,比其他金屬和氧化合時(shí)所放出的熱量要大得多,因其與氧有高度的親合力,故鋁常用于使其他金屬從難于還原的氧化物內(nèi)分離出來,同時(shí)并產(chǎn)生高溫使分離出來的金屬熔為流體。因此,鋁粉與其他金屬氧化物的混合物稱鋁熱劑。鋁熱劑法不僅骨用于制備許多游離的金屬,如Cr,Mn,V等,而且也可用于金屬的焊接。例如,用鋁與四氧化三鐵所租成的鋁熱劑常用于焊接鐵軌,這種鋁熱劑的反應(yīng)為
8AI+3Fe?O?=4Al?O?+9Fe Q=795 千卡
其溫度可達(dá)3500°C。此外,鋁熱劑還可用于熔化鑭的碎片。
鋁的最主要用途是作成各種經(jīng)合金而應(yīng)用于航空工業(yè)及汽車工業(yè)上,在鋁內(nèi)加入少量的其他金屬,并不增加多少鋁的比重,但卻能大大地提高鋁的強(qiáng)度,這些合金中最重要是鎂鋁(含鎂10-30% )和堅(jiān)鋁(含有93-95%左右的鋁、2.5-5.5% 銅、0.5-2% 鎂、0.5-1.2錳和0.2-1%硅)。鋁的另一重要用途是用于進(jìn)行所謂滲鋁,即將鋁滲入銅或生鐵物體的表面,以防止于受熱時(shí)被氧化。在冶煉鋼鐵時(shí),鋁用作去氧劑以除去熔鐵內(nèi)的氧化物。鋁的細(xì)粉可作為顏料而用來塗蓋鐵,以防止鐵的腐蝕。銀色油漆就是將鋁粉與千性油混合而制成。
鋁的電極反應(yīng)幾乎是不可逆的,它的電位很難加以測(cè)定。表15-1內(nèi)的數(shù)值1.66伏,是從熱化學(xué)數(shù)據(jù)計(jì)算出來的,并表示鋁的電正性約與普通金屬鎂相似。鋁整流器就是利用鋁電極的這種不可逆性,以使交流電變?yōu)橹绷鞯拿}動(dòng)電流。鋁整流器是由鋁及鐵(或鉛)的電極插入蘇打或磷酸鹽溶液中而粗成。當(dāng)鋁作為陽極時(shí),電極有極高阻力,作為陰極時(shí),則阻力很小,因此,鋁整流器可使交流電的一半通過,另一半通不過。